第六章生化反应动力学
生化反应动力学中的反应动力学模型
生化反应动力学中的反应动力学模型生化反应动力学是物理化学在生物系统中的应用，是研究反应中生物分子在时间和位置上的变化规律和机理的科学。
在探究生物分子的反应动力学规律时，反应动力学模型的建立是一个重要的环节。
本文将介绍几种生化反应动力学模型以及它们在实际应用中的作用。
1. 麦克米兰-明盒尔基本方程麦克米兰-明盒尔基本方程是生化反应动力学中最常用的方程之一，常用于描述酶催化反应。
它的形式如下：V0 = Vmax[S] / (Km + [S])其中，V0为反应速率， Vmax为最大反应速率， [S]为底物浓度， K为酶底物复合物的解离常数。
这个方程的重点是描述底物浓度与反应速率之间的关系。
2. 布里格斯-霍夫曼方程布里格斯-霍夫曼方程是描述蛋白质和底物之间的互作用的方程，常用于描述酶催化反应。
它的形式如下：v = (Vmax [S]) / (Km + [S])其中，v为反应速率， Vmax为最大反应速率， [S]为底物浓度， K为底物与酶复合物的解离常数。
布里格斯-霍夫曼方程主要描述了酶催化反应的特定性以及底物和酶的互作用。
3. 分布式动力学模型生物系统中的许多反应过程都是非线性的。
非线性反应需要使用更复杂的数学模型来描述。
分布式动力学模型是用于描述非线性生化反应动力学的一种模型。
这个模型可以使用偏微分方程和有限元方法等技术来数值求解。
4. 连离型动力学模型连离型动力学模型是用于描述生物反应网络中离散化对象之间相互作用的一种模型。
例如，每个细胞可以视为一个对象，细胞间存在一定的耦合关系。
这种模型可以通过离散化来描述生物物质之间的相互作用，不同离散化方案可以用来描述不同的生物反应网络。
总结反应动力学模型是研究生化反应动力学的重要工具。
不同的模型适用于不同的反应系统，具有不同的优缺点。
在进行反应动力学模型选取时，需要根据具体研究对象的特性和目的来选择最合适的模型。
同时，在模型的应用过程中，需要根据实验数据进行模型调整，以不断提高模型的准确性和预测能力。
生化反应动力学的研究与应用
生化反应动力学的研究与应用生化反应动力学是研究生物大分子反应的速率、反应机理和反应的稳定性等方面的学科，其对于开发新药、生物工程、食品工业等领域都有着非常重要的意义。
一、生化反应动力学基本概念生化反应是指生物大分子的化学反应，包括酶促反应和非酶促反应。
而反应动力学则是研究化学反应速率随反应物浓度、温度、催化剂等因素的变化规律，并建立数学模型解释这些规律。
在生化反应中，酶是一类催化剂，它们能够提高化学反应速率，其活性通常受到温度、pH值、离子浓度等因素的影响。
因此，通过研究这些因素对反应动力学的影响可以更好地掌握生化反应的机制。
二、生化反应动力学的研究方法1. 速率常数法速率常数就是描述反应速率与浓度之间关系的常数。
通过测定不同浓度下的反应速率，可以求出该反应的速率常数和反应级数等参数。
这种方法在化学反应中广泛应用，但在生化反应中效果较差，因为生化反应中酶和底物之间的相互作用比较复杂，难以通过简单的速率常数描述。
2. 酶动力学方法酶动力学是研究酶化学反应酶促速率与底物浓度之间关系的学科。
该方法通过测量酶的活性与底物浓度的关系来研究反应动力学。
酶动力学模型中常用的模型包括麦克斯韦-波尔茨曼模型、米氏反应动力学模型、约翰逊-莫腾谷模型等。
其中米氏反应动力学模型是酶动力学研究中最广泛应用的模型，该模型可以描述酶底物复合物的形成和解离等过程，而且在测定反应速率时操作简单。
3. 电子自旋共振（EPR）谱法电子自旋共振谱法是一种通过研究物质中自由基产生的信号变化来研究反应机制、动力学等方面的方法。
生化反应中常常产生自由基，其信号可以通过EPR谱法来测定，从而对反应进行表征。
EPR谱法比较适用于研究动力学比较快的反应，其对于生化反应的研究也有一定的应用价值。
三、生化反应动力学的应用1. 新药研发生化反应动力学研究可以帮助药物研发人员更好地了解药物代谢动力学，从而优化药物剂量和给药方案，提高药效。
例如，在制造疫苗时，通过研究病原体与抗原之间的生化反应动力学，可以优化疫苗的制作过程并提高抗原活性。
生化反应的动力学研究
生化反应的动力学研究生物化学中，生化反应是描述分子之间相互作用的过程。
生化反应的动力学研究是一个关注分子运动的领域。
在这个领域，研究者们用理论模型、计算和实验，来理解分子之间的相互作用、反应速度和动态行为。
生化反应的动力学研究有着广泛的应用。
从基础研究到应用研究，从药物设计到工业生产，生化反应的动力学研究无处不在。
特别是在制药领域，了解药物分子运动的动力学行为，能够帮助科学家们设计出更有效的药物，同时降低不良反应的风险。
在生化反应的动力学研究中，最基本的问题就是了解反应的速率的变化。
物理学上，反应速率可以用Arrhenius方程来描述。
Arrhenius方程是一个经典的公式，它可以描述反应速率与温度的关系。
在生化系统中，反应速率不仅取决于温度，还取决于反应物浓度和反应物属性等因素。
例如，在一个酶催化的反应中，酶-底物结合的速率是反应速率的限制因素之一。
研究者们通常使用Michaelis-Menten（MM）方程来描述酶催化反应的动力学行为。
与Arrhenius方程不同，MM方程可以描述多个关键过程对反应速率的影响，从而更准确地预测反应速率变化。
除了理论模型，实验技术也是生化反应动力学研究必不可少的手段之一。
化学动力学技术，例如快速混合技术，可以揭示反应速率的关键细节，从而帮助我们更好地了解生化反应的动力学行为。
快速混合技术是一种将两种反应物混合的方法，通常使用微流控技术控制混合速度，然后使用光谱学等技术，直接观察反应过程的动态变化。
另一种实验方法是单分子动态观察法。
单分子动态观察法是一种通过观察单个分子运动来了解反应动力学的方法。
通过跟踪单个分子在空间和时间上的运动，研究者可以了解其移动特性和反应动力学的行为，并推理反应速率和反应的机制。
最近，随着新的技术的发展，如电荷转移方程（CTE），生化反应动力学研究在纳米尺度上的应用也越来越成为研究的热点。
CTE技术可以用来测量纳米尺度下物体之间的化学反应和相互作用。
生化反应动力学的研究
生化反应动力学的研究生化反应动力学是指生物体内生化反应的速率规律和机理的研究。
生化反应是指生物体内的化学反应，包括合成反应和分解反应。
这些反应是体内生命活动的基础，也是实现生物体内代谢的关键步骤之一。
生化反应动力学的研究不仅有助于我们理解生物体内化学反应的速率和机理，还可以为新药物的设计和生产提供基础理论。
一、生物体内的生化反应生体内发生的生化反应非常多，它们的速率和机理都各不相同。
其中最常见的反应包括酶促反应、代谢途径、氧化还原反应和酸碱反应。
这些反应中酶促反应是最为重要的种类之一，它发挥着生命活动中最基本的作用。
二、酶反应动力学酶反应是指酶催化下的化学反应。
酶是一种生物体内催化剂，它可以加速化学反应的速率，但并不影响反应的热力学性质。
酶介导的化学反应是具有高度特异性的，所以酶在新药物研制方面有着重要的作用。
酶反应动力学是指揭示酶反应速率规律和机理的科学研究。
它研究酶催化下的反应速率与底物浓度、酶浓度和温度等因素之间的关系。
酶反应动力学的研究对于探究新型药物的作用机理、优化酶工程和产业界生产酶剂具有重大的价值。
三、代谢途径动力学代谢途径是指生物体内的代谢过程，包括碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢等。
其中最重要的代谢途径是三磷酸腺苷 (ATP) 的产生和利用。
ATP是生命活动的能量源，它可以通过氧化磷酸化反应，将化学反应的自由能转化为能量。
ATP的产生和利用是各种代谢途径中最为基础和关键的反应。
代谢途径动力学是指探究代谢途径速率规律和机理的科学研究。
它研究代谢途径速率与各种底物浓度、酶浓度和代谢物质浓度等因素之间的关系。
代谢途径动力学的研究有助于理解生命活动中的能量转化和代谢途径网络的调控，为新药物设计和产业生产提供理论基础。
四、生化反应动力学的重要应用生化反应动力学的研究具有广泛的应用价值，主要体现在以下方面：1. 新型药物研究：对于要求具有特异性、高效性和耐受性的新型药物来说，了解生化反应动力学是非常重要的。
生化反应的动力学基础
生化反应的动力学基础生化反应作为生物体内最基本的化学反应，是维持生命活动所必需的。
生化反应的动力学基础是指不同因素对生化反应速率的影响，包括温度、pH值、酶浓度、底物浓度等。
本文将详细探讨这些因素对生化反应的影响，以及探讨生化反应动力学基础对生物学研究的重要性。
一、温度对生化反应速率的影响生物体内的化学反应都是在一定的温度下进行的。
一般来说，温度越高，生化反应速率就越快。
这是因为，随着温度升高，分子的热运动速度也增加，分子之间的碰撞也更加频繁和剧烈，从而促进了反应的进行。
不过，当温度达到一定程度时，生化反应速率开始降低。
这是因为温度高于一定程度会引发酶分子的构像改变，使得其失去活性，反应速率因此下降。
二、pH值对生化反应速率的影响pH值是指溶液的酸碱度，对于大多数生化反应来说，其速率与pH值有着密切的关系。
对于碱性反应而言，当pH值偏高时反应速率会增加；而对于酸性反应而言，当pH值偏低时反应速率会增强。
酶浓度和底物浓度都是与pH值相关的因素。
当酶浓度过低或者底物浓度过高时，pH值的变化会对生化反应速率产生影响。
三、酶浓度和底物浓度对生化反应速率的影响酶是生化反应不可或缺的催化剂，其浓度直接影响生化反应速率。
当酶浓度过低时，生化反应速率会受到阻碍；而当酶浓度逐渐增加时，生化反应速率则会逐渐上升，直至达到一定的酶浓度，反应速率基本达到稳态。
底物浓度是指在生化反应中，参与反应的原料分子的浓度。
当底物浓度太低时，生化反应速率会受到限制；而当底物浓度逐渐增加时，生化反应速率也随之增加，直至达到一定的底物浓度，反应速率也基本达到稳态。
四、生化反应动力学基础的重要性动力学基础是分析生化反应速率的基础，是掌握生物体内生化反应规律的重要途径。
了解生化反应动力学基础，能够帮助科学家们更好地探究生命的本质和规律，对于生物学研究具有非常重要的意义。
同时，在生药学、医学等领域也广泛应用了生化反应动力学基础的研究成果，这些研究成果为治疗疾病提供了重要的理论和实践基础。
生化反应的热力学和动力学特征
生化反应的热力学和动力学特征生化反应是细胞与生物体内发生的一系列复杂的化学变化，这些变化往往需要一定的能量输入和释放，这个过程中的热力学和动力学特征是如何影响生化反应的机制和效果的呢？一、热力学特征热力学是研究物质能量转化和系统稳定状态的关系，而生化反应的热力学特征主要包括自由能变、反应速率、平衡常数等。
首先是自由能变，它指的是生化反应中所涉及的化学元件在达到平衡态时能够释放的自由能。
在生化反应中，某些化学元件之间的结合和分解过程分别是一个吸热和放热的过程，自由能变可以从对应的热力学特征中计算得出，根据自由能变的正负可判断反应是否可能发生，当自由能变为负时，反应会自发进行，形成可逆反应或不可逆反应，而当自由能变为正数时，反应不能自发进行。
其次是反应速率，这是反应热力学性质中的另一个重要参数。
反应速率的大小与化学反应中的能垒高低以及激活能的大小有关，通常情况下，反应速率与反应物浓度、反应温度、反应物粒子间的反应性质等都有关系，并且可以通过化学动力学模型来描述其变化规律。
最后是平衡常数，这是热力学的另一个重要特征，它表示在特定条件下，反应物成分的总浓度不变，体系达到一个稳定状态时，反应速率与反应物浓度之间的比值。
平衡常数与反应物结构和反应物间的相互作用密切相关，不同反应物的平衡常数也会有所差异，一些生化反应在达到平衡状态时，平衡常数很大，反应体系的平衡位置接近偏向反应生成物的方向，而有些生化反应的平衡常数很小，反应体系的平衡位置也接近偏向反应原料的方向。
二、动力学特征动力学是研究化学反应速率与反应机理的学科，对于生化反应来说，动力学特征则是描述反应速率和机理的关键。
生化反应的动力学特征主要包括反应速率、反应动力学规律、速率常数及反应中间体等。
反应速率是化学反应动力学特征中的重要参数之一，其值能够衡量反应体系中反应物的浓度变化率，并且通常情况下与温度、反应物浓度等因素有关，当反应速率小于一定值时，反应的过程被称为缓慢反应或低速反应，反之则称为快速反应。
生化反应动力学参数设计
生化反应动力学参数设计生化反应动力学是研究生物化学过程中化学反应速率随时间变化的科学分支。
确定生化反应动力学参数是设计、优化和控制生物化学过程的关键步骤，它们可以帮助我们了解和调节生物反应器内的反应速率和产物生成。
1. 反应速率常数（k）反应速率常数（k）是衡量反应速率的无量纲数量。
它是描述反应速率和浓度之间关系的重要参数。
确定合适的k值对于生化反应的合理设计和控制至关重要。
通常，可以使用实验方法来测定k值，如连续稀释法或批量实验。
一些重要的因素需要考虑在内，包括温度、基质浓度、生物催化剂的参与等。
2. 反应级数（n）反应级数（n）描述了生化反应速率与底物浓度之间的关系。
它可以是整数或小数，代表反应速率对底物浓度的敏感程度。
n值被称为反应级数指数。
它可以通过实验方法来确定，例如利用连续稀释法或批量实验来测量底物浓度的变化与反应速率的变化之间的关系。
3. 活化能（Ea）活化能（Ea）是描述反应势能垒高低的参数。
它反映了反应的受环境条件限制的程度。
具有较低活化能的反应通常更快，反应速率更高。
为了控制生物化学过程，我们需要确定适当的活化能，以加快或减慢反应速率。
活化能可以通过实验方法来确定，如测量不同温度下反应速率的变化。
4. 底物抑制常数（Ki）底物抑制常数（Ki）用于描述底物对生化反应速率的抑制程度。
当底物浓度超过一定阈值时，反应速率开始减慢。
确定适当的Ki值可以帮助我们预测和控制底物的浓度范围，以保持反应速率稳定。
一种常用的方法是通过批量实验来测量底物浓度与反应速率的关系。
5. 反应动力学模型选择在生化反应动力学参数设计中，选择适当的反应动力学模型非常重要。
常见的生化反应动力学模型包括麦克马斯-蒙德模型、米高斯-明契洛夫模型等。
这些模型可以根据实验数据来拟合，并用来预测反应速率和底物浓度之间的关系。
选择合适的模型可以提供准确的参数估计和反应预测。
总结起来，生化反应动力学参数设计是实现生物化学过程的关键步骤之一。
生化反应动力学的研究及其应用
生化反应动力学的研究及其应用生化反应动力学是研究生物化学反应速率和机理的一门学科，它在生物技术、医药和环境保护等领域都有广泛的应用。
随着科技的进步和人们对生态环境的关注度的提升，生化反应动力学的研究和应用变得越来越重要。
一、生化反应动力学的基本概念生化反应动力学研究生化反应速率与反应机理之间的关系。
通常用化学反应速率常数k表示反应速率的大小。
例如，一个简单的酶催化反应可以表示为：A +B + 酶（E）→ AB酶复合物→ AB + 酶（E）其中，A和B是反应物，酶（E）是催化酶，AB是反应物与酶之间的过渡态。
酶与反应物形成AB酶复合物，酶与反应物解离成AB产物。
反应速率由下列公式来表达速率=d[AB]/dt=k[ A][B]其中，[AB]是AB的浓度，dt是时间变化，[A]和[B]是A、B的浓度，k是化学反应速率常数。
这个反应速率方程式揭示了反应物机械机制，反应速率常数k则是系统的性质。
二、生化反应动力学研究的内容反应动力学的研究工作一般分为以下步骤：1. 研究反应的化学机理和反应速率常数。
2. 构建反应动力学模型。
3. 通过实验验证反应动力学模型。
4. 对反应动力学模型进行计算或仿真。
5. 通过实验和计算结果，获得更好的实验设计、反应条件和控制策略。
三、应用生化反应动力学在生物工程、医药及环保领域都有重要的应用。
下面我们来分别介绍。
1. 生物工程在生物工程中，生化反应动力学常用于酶催化反应、生物反应堆和发酵制作等方面。
研究反应机理和反应速率常数，可以帮助设计出最佳的反应条件和提高反应效率。
例如，碳氢化合物被氧化为醇酸或烯烃酮，可以通过调整酵母菌株，提高其酶的效率从而增加生产量。
2. 医药生化反应动力学的研究可以用于评估和预测药物吸收和代谢过程。
了解药物代谢动力学的机制，对药物在体内的安全性和治疗效果有很重要的指导意义。
例如，蛋白酶抑制剂可以改变酶催化的反应速率，以达到防治疾病或治疗疾病的目的。
3. 环保生化反应动力学在环保领域也应用广泛，可以用于评估污染物的降解过程并指导环境治理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章 生物反应动力学基础（张婷婷）请对发现的文字错误及格式等进行修订，同时对我蓝色标出的要求进行补充完善。
注意此章节中公式编辑器所编辑的公式均可正常显示并编辑，所以不用更改为word 格式。
辛苦了，谢谢！孔秀琴一、底物降解速率底物降解速率即每天每公斤活性污泥能降解多少公斤的BOD 5,其单位为：d kgVSS kgBOD ⋅/5，是反映生物反应器处理能力的重要参数。
生物反应系统中，反应器容积等重要参数是根据系统的底物降解速率（污泥负荷）来确定的。
底物降解速率的函数关系式如下：Sk Sv Xdt dS s +=max（6-1） 式中： XdtdS —比降解速率，单位 d -1m a x v —最大比底物降解速率，即单位微生物量利用底物的最大速率K S —饱和常数 X —微生物浓度 S —底物浓度环境工程中，一般S 较小，当S K S ≤≤时，分母略去S ，并令2maxk k s=υ，,即可得下式：S k XdtdS2= （6-2） 上式积分可得：错误！未找到引用源。
t X t S S ⋅⋅-=2k 0e （6-3）那么已降解的底物含量为：）（tX k t S S S S ⋅⋅-∆=-=2e-100 （6-4） 式中：∆S —降解的有机底物浓度0S —初始的有机底物浓度t S —t 时刻剩余的有机底物浓度上式中，因一般生物系统活性污泥浓度x 为定值，所以可令12k X k =，同时把已降解的底物浓度用BOD t 浓度代替，初始底物浓度用BOD U 代替,，即得下式：)1(1t k u t e BOD BOD ⋅-= （6-5）即得5日生化需氧量和总需氧量之间的换算关系式：（6-6）因C o20时，23.01=k ，则可得到：u BOD BOD 68.05=环境工程中，用污泥负荷来表示有机物（底物）的降解速率，是特定工艺处理能力的度量参数。
在工程设计中，在确定生物反应器的容积及排泥量等关键数据时，污泥负荷是重要的设计参数，其值的选取直接关系到整个工程的造价。
根据工程参数所确定的污泥负荷定义式如下：XtS S XV S S Q N e e )()(00-=-=（6-7）式中：N —污泥负荷，单位kg/kgVSS ﹒d V —反应器的有效容积，单位m 3污泥负荷即底物比降解速率，其函数关系式也可写作S k Sk SN s 2max=+=υ （6-8）二、微生物增殖有机底物经过微生物降解作用后，其中一部分经氧化产能代谢为H 20和CO 2、小分子的有机物等，一部分则通过微生物合成作用转变为新的细胞物质，表现为微生物的增殖，同时微生物还通过内源呼吸作用而不断衰亡，表现为污泥的衰减。
所以底物降解和微生物增殖之间存在着必然联系。
生物反应系统需要根据微生物的增殖速率来确定泥龄、进而确定剩余污泥排放量等重要数据，所以其相互之间的关系可用下式表示：d K XdtdSY Xdt dX -= （6-9）其中：Xdt dX —微生物比增殖速度，单位 d -1XdtdS —底物比降解速度,单位 d -1Y —产率系数，单位 5/kgBOD kgVSS d K —污泥衰减系数，单位 d -1环境工程中微生物的比增殖速率一般用通过泥龄来确定，泥龄的倒数即为微生物比增殖速率：cXdt dX θ1= （6-10） 其中：c θ—泥龄，即污泥停留时间，d泥龄可通过负荷确定，泥龄和负荷之间的关系可推导如下： 在体积为V 的反应器内，d 1的污泥增量(即剩余污泥量)为：VX K S S YQ X d e --=∆)(0 （6-11）错误！未找到引用源。
两边同除VX ，则得：d e K VXS S Q Y --=∆)(VX X 0 因 ：XVXc ∆=θ VXS S Q N e )(0-=（6-12）则得：d cK YN -=θ1（6-13）上式将工程上的负荷和泥龄联系起来，其实质类同与式（6-9），即底物比降解速率和微生物比增殖速率之间的关系。
在工程设计时先确定负荷，泥龄也就可以确定； 工程上可通过泥龄确定剩余污泥体积流量W Q ，计算公式推导如下： 根据图6-1所示进行物料衡算：相对曝气池列出污泥量平衡式：X R Q Q X R Q r )(⋅+=⋅⋅ （6-14）其中：R —污泥回流比 % X r —二沉池回流污泥，mg/L 由上式得出：R RXr X +=1 （6-15）根据剩余污泥体积流量的定义可有下式： Xr c V X Q w ⋅⋅=θ m 3/d （6-16）代入式（6-15），则有：)1(R c RV Q W +⋅=θ （6-17）式中：W Q —剩余污泥体积流量，m 3/dc θ—泥龄，即污泥停留时间，d上式将反应器有效体积、泥龄、回流比和增殖污泥联系起来。
工程上通常在负荷、泥龄确定之后，用此式确定剩余污泥体积流量，据此进行污泥处理系统的设计。
三、活性污泥系统需氧与曝气 （一）需氧好氧活性污泥因为产能代谢的作用需要耗氧。
氧气是好氧微生物进行生化反应的最终电子接受体。
活性污泥微生物需氧量有两部分组成：一部分为内源呼吸需氧量、一部分为外源呼吸需氧量，一般内源呼吸和外源呼吸同时进行，所以活性污泥需氧量公式如下： X V b S Q a O r ⋅⋅+⋅⋅=''2 （6-18）2O —活性污泥需氧量，kg/d'a —外源呼吸代谢有机物的需氧系数；r S Q a ⋅⋅'—外源呼吸代谢有机物的需氧量；其中Q 为进水量，kg/d,S r 为进出水BOD 5浓度差，mg/L,'b —内源呼吸代谢有机物的需氧系数；X V b ⋅⋅'—内源呼吸需氧量,其中V 为反应器有效体积，X 为反应器内的活性污泥浓度。
需氧量与污泥负荷之间的关系推导如下： 将X V b S Q a O r ⋅⋅+⋅⋅=''2两边同时除以r S Q ⋅ 得：Sr Q XvV b a SrQ O ⋅⋅'+'=⋅2 （6-19） 因污泥负荷 XVQS XV Se So Q N r =-=)(，从而得出N b a Sr Q O 12⋅'+'=⋅（6-20） 式中：N —污泥负荷，单位kg/kgVSS ﹒d V —反应器的有效容积，单位m 3Q —进水流量，单位m 3S r —进出水BOD 5浓度差，即(S o -S e )单位mg/L从上式可看出，左边kgBOD 所需要的氧量和污泥负荷成反比，负荷越大，降解BOD 的需氧量越小。
这是因为负荷即有机底物的比降解速率，其倒数即为降解单位BOD 所需的微生物量，当负荷较大时，则降解单位BOD 所需的微生物量较，所以单位公斤BOD 的需氧量就少。
为了进一步理解需氧量，将X V b S Q a O r ⋅⋅+⋅⋅=''2两边同时除以VX ，则得b N a b V X Sr Q a VX O '+⋅'='+⋅⋅'=⋅2 （6-21）上式说明，单位kgMLVSS （ 活性污泥）的需氧量随负荷增大是增大的，因为负荷即有机底物的比降解速率，负荷较大时，单位公斤活性污泥所要降解的BOD 总量较大，导致单位公斤活性污泥需氧量增大。
（二）供氧好氧活性污泥生物反应工程中，氧气的来源主要有两种，一种是曝气设备供氧，即鼓风曝气，其主要设备为：空气压缩装置和空气扩散装置；另一种是表面机械曝气，利用动力驱使转刷或叶轮旋转，把水扬起来，使液面不断与空气接触，促使空气中的氧转移到水中去。
氧气在水中的溶解转移牵涉气-液两相之间的传质问题，下面首先介绍氧转移速率公式。
（1）标准条件下氧转移速率 氧转移速率公式如下：)(C C K dtdcS La -= （6-22） dtdc —水中溶解氧浓度变化速度，即氧转移速度，单位： )/(32h m kgO ⋅ La K —氧总转移系数，h -1S C —水中饱和溶解氧值，mg/LC —（在线）实际溶解氧值，常用单位,mg/L上式的使用条件若是标准条件，即水温C 020，气压为Pa 510×1.013，测定用的水是清洁的水，则上式可写成：)()20()20(C C K dtdcS La -= （6-23） 式中，标准条件下，错误！未找到引用源。
在非标准条件下，即实际温度、实际压力、污水中，氧转移速率则需要修正。
（2）非标准条件下氧转移速率的修正式如非标准条件为：温度T ，气压为P ，污水充氧，污水中微生物的耗氧速率为r R 则氧转移速率修正如下：r T S T La R C C K dtdc--⋅⋅=)()()(ρβα （6-24） 其中：α—污水中氧总转移系数的修正系数，0.94~0.8=αβ—污水中饱和溶解氧的修正系数，0.95~0.90=β)(T La K —相对于)20(La K 的温度修正：)20()20()(024.1-=T La T La K K 。
温度升高，传质速率提高，氧转移系数提高；)(T S C —温度T 时，标准压力下水的饱和溶解氧值，可以查表得到。
温度降低时水中饱和溶解氧值是增大的，所以低温有利于充氧。
若是曝气设备曝气充氧，则)(T S C 用)(T Sb C 代表，关于)(T Sb C 见下面的（3）中。
ρ—饱和溶解氧的地区压力修正系数。
因为饱和溶解氧的大小与氧的分压有关，氧分压越大，S C 越大。
C —水中溶解氧在线值；r R —污水中微生物的耗氧速率，当工艺确定后，其一般为定值。
上式中，前半部分)()()(C C K T S T La -⋅⋅ρβα为供氧速率，后半部分R r 为耗氧速率，两者决定水中溶解氧C 的变化情况（dtdc ）。
而其中错误！未找到引用源。
，错误！未找到引用源。
实际反映了气相中氧分压对传氧速率的影响。
而)(C C s -反映的是液相中氧的浓度差对供氧速率的影响。
（3）鼓风曝气设备曝气时饱和溶解氧的修正如果是鼓风机曝气充氧，空气经扩散装置进入水中后，以气泡的方式从底部向水面逸散，气泡中的氧气不断溶解进入水中，氧的分压随水深逐渐减少，所以这种情况下饱和溶解氧的修正除了要考虑温度、地区压力之外，必须进行平均氧分压的修正。
鼓风机曝气充氧装置示意如图6-2：用错误！未找到引用源。
)(T Sb C 表示温度T 时，鼓风机曝气设备作用下污水中饱和溶解氧的实际修正值。
若)(T S C 为温度T 时标准压力下的饱和溶解氧值（可查），扩散装置出口空气绝对压力为b P ；气泡逸散到水面时，空气中剩余氧的体积百分数为t O ，则在水深H 的高度内，压力修正可采用水底压力修正和水面压力修正的平均值。
扩散装置出口绝对压力相对标准压力的修正系数：510013.1⨯bP ，其中 H P b 35108.910013.1⨯+⨯=，式中：H 为扩散装置的安装高度，m 。